热塑性木薯淀粉/PVA/SiO_2复合材料的加工行为与力学性能研究

通过熔融法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/聚乙烯醇(PVA)/二氧化硅(SiO_2)复合材料,并研究复合材料的加工性能和力学性能。结果表明,随着SiO_2用量增加,TPS/PVA/SiO_2复合材料的拉伸强度先上升后下降,当SiO_2用量为2份时复合材料的拉伸强度最高达到22.65 MPa;TPS/PVA-1799/SiO_2复合材料的拉伸强度高于TPS/PVA-1788/SiO_2复合材料的;经过表面改性的SiO_2有利于提高TPS/PVA/SiO_2复合材料拉伸强度。随着SiO_2用量的增加,TPS/PVA/SiO_2复合材料的塑化时间缩短,塑化扭矩和平衡扭矩增加。随着甘油用量的增加,复合材料的塑化时间、塑化扭矩和平衡扭矩均降低;添加PVA-1788和表面处理后SiO_2有利于提高TPS/PVA/SiO_2复合材料的塑化性能。     

TPS/PVA共混物的热降解行为

以热塑性木薯淀粉(TPS)为研究对象,甘油或甲酰胺/尿素为增塑剂,通过熔融共混法制备TPS/聚乙烯醇(PVA)共混物,利用热重分析仪研究增塑剂种类、用量及PVA对TPS热降解行为的影响。结果表明:添加甘油的TPS热降解温度高于添加甲酰胺/尿素复配增塑剂;随着甘油用量的增加,TPS热降解温度降低;添加PVA后,TPS热降解温度降低,且随着PVA用量的增加而降低;TPS热降解过程分为3个阶段,TPS/PVA共混物的热降解分为4个阶段;随着升温速率的增加,TPS的热降解温度升高;采用Kissinger研究了TPS/PVA共混物的热降解动力学,PVA的加入降低了TPS的热降解活化能。     

木薯淀粉/剑麻纤维复合材料的性能研究

以天然高分子材料木薯淀粉、剑麻纤维(SF)为原料、甘油为增塑剂,通过熔融共混法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/SF复合材料,研究了TPS/SF复合材料的塑化行为、拉伸性能、熔融行为、热降解性、透光性和结构。结果表明:SF的加入使TPS/SF复合材料的塑化时间缩短、塑化扭矩和平衡扭矩增加;TPS/SF复合材料的拉伸强度呈现先增加后降低趋势;TPS/SF复合材料的熔融峰温度增加、熔融焓降低。随着SF用量的增加,TPS/SF复合材料的透光率呈现降低现象;添加SF后,TPS/SF复合材料热降解温度升高,SF削弱TPS/SF复合材料分子间的氢键作用,TPS/SF复合材料球晶变得模糊。     

聚乙烯醇的共混改性

将两种牌号聚乙烯醇(PVA)(PVA1799和PVA0599)混合,然后分别加入甘油/三甘醇、甘油/乙酰胺复合增塑剂对其进行改性。加入复合增塑剂使PVA1799/PVA0599的熔点、结晶度和热分解温度降低;与PVA1799/PVA0599体系相比,改性PVA1799/PVA0599的拉伸强度下降、拉伸断裂应变明显提高;随着PVA0599含量增加,改性PVA1799/PVA0599的熔体流动速率增大;m(PVA1799)/m(PVA0599)为3∶2时,随复合增塑剂用量增加,改性PVA1799/PVA0599的流动性变好;甘油/乙酰胺增塑效果优于甘油/三甘醇;改性PVA1799/PVA0599体系在复合增塑剂为30 phr时可望实现熔融加工。     

尿素/甲酰胺增塑PVA的性能研究

采用流延成膜法制备了以尿素/甲酰胺为复配增塑剂改性的聚乙烯醇(PVA)改性薄膜。采用FTIR研究了复配增塑剂尿素/甲酰胺和PVA之间的相互作用,采用XRD、DSC、TGA和拉伸性能测定对改性后的PVA膜性能进行了测试表征。结果表明,尿素/甲酰胺能与PVA形成氢键作用,破坏PVA的结晶结构,降低PVA膜的结晶度。尿素/甲酰胺的加入降低了PVA的熔点,提高了PVA的热分解温度。改性后的PVA膜的拉伸强度降低,断裂伸长率提高。     

剑麻纤维表面处理对热塑性木薯淀粉结构与性能的影响

以甘油为增塑剂,采用熔融共混法制备热塑性木薯淀粉/剑麻纤维(TPS/SF)复合材料,研究碱处理和3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)两种不同表面处理方法处理剑麻纤维对TPS结构与性能的影响。结果表明,添加碱处理剑麻的TPS/SF复合材料塑化性能较好,更容易进行加工;在力学性能、回生行为、热性能和结构方面,添加KH550处理的剑麻纤维TPS/SF复合材料拉伸强度和弹性模量较高,能更好抑制TPS回生,且热稳定性能更好,结构更稳定、更疏水。     

热塑性磷酸酯淀粉的制备与性能研究

以磷酸酯淀粉为基体、甘油和水为增塑剂,使用转矩流变仪制备了磷酸酯热塑性淀粉(TPS)。研究了甘油用量对于材料的塑化性能、流变性能、结晶行为以及力学性能的影响。结果表明:随着甘油含量的增加,热塑性磷酸酯淀粉的平衡扭矩减小,熔体质量流动速率增大,流动性提高,拉伸强度与断裂伸长率先增大后减小,而且结晶度下降,塑化程度提高;当淀粉/甘油/水的质量比为60/30/8时,材料具有较好的力学性能。     

苎麻落麻纤维增强TPS全降解复合材料力学性能的研究

以苎麻落麻纤维为增强体,甘油/尿素/山梨醇为复合增塑剂塑化的淀粉为基质,制备全降解复合材料,并研究了纤维长度和纤维含量对复合材料的力学性能的影响。结果表明,苎麻纤维和TPS具有良好的界面结合,复合材料的拉伸强度和模量随着苎麻纤维长度和含量的增加而增加,达到25.14 MPa和1 136.36 MPa,接近于未加入纤维时的2倍,断裂伸长率明显下降,但是纤维含量的增加对断裂伸长率的影响不大。弯曲强度和模量与拉伸强度和模量呈现相似的增长趋势。     

增塑剂对热塑性淀粉/聚己内酯复合材料性能的影响

以甘油、乙二醇、聚乙二醇为增塑剂对玉米淀粉/聚己内酯(PCL)复合材料进行增塑处理制备生物可降解复合材料,研究不同增塑剂的增塑效果及其对淀粉/PCL复合材料性能的影响。结果表明,淀粉经塑化后,淀粉分子间相互作用力减弱,晶体结构被破坏,增加了淀粉的可塑性。不同增塑剂改性的淀粉/PCL复合材料的耐水性、拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率有明显差异,甘油的增塑效果最佳。     

热塑性淀粉/黄麻复合材料的研究

以玉米淀粉为原料,以甘油和尿素为增塑剂制备了热塑性淀粉(TPS),并与黄麻(F)进行共混制备了复合材料(TPS/F).对共混条件以及黄麻用量对材料力学性能和耐水性的影响进行了研究.结果表明:在转矩流变仪中转速越高越有利于淀粉的塑化.以尿素为增塑剂制备的热塑性淀粉(UTPS)的拉伸强度(13 MPa)高于以甘油为增塑剂的热塑性淀粉(GTPS)的拉伸强度(7 MPa),而在加入黄麻后,当黄麻质量分数为20%时,GTPS/F的拉伸强度高达26.8 MPa,高于UTPS/F.黄麻的加入也提高了UTPS的耐水性,但GTPS的耐水性仍较差.     

二氧化硅作用下木薯淀粉/聚乙烯醇复合材料的回生行为研究

通过熔融混合法制备了热塑性木薯淀粉(TPS)/聚乙烯醇(PVA)/二氧化硅(SiO_2)复合材料。利用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外仪(FTIR)研究SiO_2用量、表面改性前后对TPS/PVA/SiO_2复合材料回生动力学和结构的影响。结果表明:随着回生时间的增加,TPS/PVA/SiO_2复合材料的氢键作用增强,回生程度增加。利用Avrami方法进行回生动力学分析发现,当SiO_2用量为2和7份时可抑制TPS/PVA/SiO_2复合材料回生;而当SiO_2为5份时则促进TPS/PVA/SiO_2复合材料回生。表面改性后的SiO_2与木薯淀粉分子之间形成更强的氢键作用,比未改性SiO_2能起到抑制木薯淀粉回生作用。改性后SiO_2在基体材料均匀分散,且与基体材料具有较好的界面黏结力。     

PVA增塑性能正交试验研究

利用正交试验设计增塑剂与聚乙烯醇(PVA)共混配方,并进行熔融共混模压成型制备增塑PVA薄膜,通过对薄膜的力学性能、熔点、耐水性等性能进行测试,运用正交试验法研究复配增塑剂配方中蒸馏水、甘油、己内酰胺和二甲基亚砜的用量对薄膜拉伸强度、熔点和吸水率的影响。结果表明:增塑改性PVA的复配增塑配方中己内酰胺对拉伸强度影响程度最大,蒸馏水对熔点和吸水率的影响较大。较优的改性PVA复配增塑剂配方为:蒸馏水10 g,甘油10 g,己内酰胺20 g,二甲基亚砜8 g。     

纳米SiO2增强TPS/PVA复合材料的研究

以甲酰胺／己内酰胺为复配增塑剂,添加纳米二氧化硅（SiO2）熔融制备了热塑性淀粉／聚乙烯醇／纳米二氧化硅（TPS／PVA／SiO2）复合材料,研究了复合材料的力学性能、流变性能和耐水性能。结果表明：添加1phr的表面改性SiO2,TPS／PVA的拉伸强度和断裂伸长率以及耐水性能均有所提高,但过量的纳米SiO2对材料的力学性能有损害;经KH560表面改性的纳米SiO2的团聚明显减少,因而对TPS／PVA性能的改善更明显;TPS／PVA／SiO2复合材料具有优良的加工性能,熔体表现出假塑性流体的特征。     

热塑性魔芋葡甘聚糖流变特性研究

以合成的魔芋葡甘聚糖(KGM)为基体,甲酰胺、乙二醇、甘油为增塑剂,碳酸钙、纳米二氧化硅、木质素为填料,通过熔融共混法制备了KGM热塑材料,并研究了温度、转速、增塑剂及填料对其流变特性的影响。结果表明:在温度150℃、转速30r/min、常压条件下,KGM热塑材料的最大扭矩为30.5N-m,平衡扭矩为10N-m,塑化时间为30s,具有较好的加工性能;增塑剂和填料可以有效降低KGM热塑材料的最大扭矩和平衡扭矩,降低生产能耗,其中甲酰胺增塑效果最好,纳米二氧化硅填充效果最优,碳酸钙最具有实用价值。     

TPS/LDPE/纳米SiO_2材料结构与性能

以天然高分子木薯淀粉为研究对象,低密度聚乙烯(LDPE)和纳米二氧化硅(SiO_2)为改性材料,甘油为增塑剂,通过熔融法制备了热塑性木薯淀粉(TPS)/LDPE/纳米SiO_2复合材料,研究了复合材料的塑化性能、力学性能、结晶性能、热稳定性和微观结构。结果表明:纳米SiO_2能提高TPS/LDPE复合材料塑化性能,更容易进行加工;随着纳米SiO_2用量的增加,复合材料的拉伸强度降低、断裂应变增加,复合材料的熔融焓、结晶度减小,热降解温度提高;纳米SiO_2的加入使得复合材料的球晶变得更细密,改变了复合材料的晶型;当纳米SiO_2用量为2份(质量份)时在复合材料中分散较好,但随着纳米SiO_2用量的增加会发生团聚现象。     

己内酰胺/氯化镁复配增塑聚乙烯醇的性能研究

采用己内酰胺/氯化镁为复配增塑剂,通过流延法制备出了增塑改性的聚乙烯醇(PVA)膜。采用DSC、TGA、XRD分析和力学性能与熔体流动性能测试的方法考察了己内酰胺/氯化镁复配增塑剂对PVA性能的影响。结果表明:氯化镁与己内酰胺复配具有良好的协同增塑效应,其对PVA的增塑效果优于单独使用己内酰胺;复配增塑剂能够有效破坏PVA分子间的氢键,降低PVA的结晶度;加入复配增塑剂后,PVA的熔点降低,热稳定性提高,熔体流动性有所改善,拉伸强度降低,断裂伸长率上升。     

尿素/甲酰胺复配增塑聚乙烯醇薄膜的制备及性能研究

以尿素/甲酰胺为复配增塑剂,采用熔融共混法制备聚乙烯醇（PVA）薄膜。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪以及力学测试对PVA薄膜的结构与性能进行表征。结果表明,尿素/甲酰胺复配增塑剂通过破坏PVA分子内与分子间的氢键而影响了PVA分子链的有序结构,在改善PVA加工性能的同时降低了PVA的结晶度,并有效提高了薄膜的韧性。     

复配增塑剂改性聚乙烯醇的热塑加工性能研究

以甘油/二缩三乙二醇(GP)为主增塑剂,N-甲基吡咯烷(NMP)辅助增塑剂,对聚乙烯醇(PVA)进行增塑改性,研究了增塑剂类别和配比对PVA的增塑效果。通过红外光谱分析(FTIR)研究了复配增塑剂与PVA间的相互作用,采用X射线衍射分析(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TGA)表征了改性PVA的结晶性能和热性能,采用熔融指数仪和转矩流变仪研究了改性后PVA的热塑加工性能。结果表明:复配增塑剂能有效地破坏PVA自身的氢键,降低PVA的熔融温度和结晶度,改善PVA的热塑加工性能,并成功实现了改性PVA的注塑成型。通过注塑成型的PVA具有较好的力学性能,拉伸强度为28.6 MPa,断裂伸长率为534%。     

TPS/EVA泡沫复合材料的制备及其阻燃与力学性能

以热塑性淀粉(TPS)为成炭剂与聚磷酸铵(APP)、可膨胀石墨(EG)复配组成膨胀型阻燃剂,通过熔融密炼、开炼塑化、硫化发泡制备了热塑性淀粉/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(TPS/EVA)泡沫复合材料,探讨了TPS用量对泡沫复合材料阻燃性能、力学性能的影响。结果表明,TPS的加入显著提高了TPS/EVA泡沫复合材料阻燃性能,可起到良好的成炭作用;TPS/EVA泡沫复合材料的拉伸强度、断裂伸长率以及撕裂强度随着TPS用量的增加呈现先增大后减小的趋势,相对密度则是小幅度上升。当TPS用量为6%时,TPS/EVA泡沫复合材料综合性能最好,其LOI可达26.5%且UL-94为V-0级,拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及相对密度可达2.395 MPa、177.48%、10.59 N·mm^-1、0.21452。     

增塑剂对热塑性木薯淀粉回生行为的影响

以水、甘油作为增塑剂,通过熔融混合法制备热塑性木薯淀粉,利用差示扫描量热仪和傅立叶红外仪对热塑性木薯淀粉的回生动力学和结构进行研究。结果表明,随着回生时间的增加,热塑性木薯淀粉的回生程度增加,且用水增塑木薯淀粉的回生程度高于用甘油的。利用Avrami方法研究热塑性木薯淀粉回生动力学,发现水增塑木薯淀粉的回生速率比甘油的快。从红外分析结果发现,随着回生时间的增加,热塑性木薯淀粉的氢键作用增强,且甘油与木薯淀粉分子之间形成氢键,起到抑制木薯淀粉回生作用。